Исследование ватт-амперных характеристик полупроводниковых источников света. Исследование пространственных характеристик источников света. Исследование вольт-амперных характеристик фотодиодов, страница 2

Вывод: Произведены исследования пространственных характеристик излучения источников света, используемых в волоконнооптических системах связи. Произведен сравнительный анализ диаграмм направленности их излучения. Опытным путем получено, что в ГНЛ (гелий-неоновый лазер) наблюдаются незначительные отклонения угла источника излучения. В тоже время угол источника излучения ППЛ (полупроводниковых лазерах) зависит не только от удаления лазера от светодиода, но и от поляризации излучения (в горизонтальной поляризации угол источника излучения Ө выше чем в вертикальной).

Ответы на вопросы.

1. Какими факторами определяется ширина диаграммы направленности излучения гелий-неонового лазера?

Ө - угол расходимости излучения

Р – оптическая мощность

Δ1 и Δ2 – диаметры освещаемых площадок

L1 и L2 – расстояния вдоль оси Z до площадок.

£ - длинна волны

Wo – радиус наименьшего сечения площадки.

2. Объяснить различия  между СЛПД и ППЛ?

В ППЛ излучение отражается от обеих торцевых поверхностей, а в СЛД только от одной поверхности.

3. Какими факторами определяется диаграмма направленности излучения ПЛ?

£(длинна волны), dx,y(размер прямоугольного излучателя)

4.Какими факторами определяются потери при оптическом соединении источников света с волоконными световодами?

Шириной диаграммы направленности, размера сердцевины волокна. Мощность и угол излучения.

5. В чем особенности конструкции СИД, применяемых в ВОСП?

Большая часть мощности излучения вводится в сердечник ОВ и поэтому в n-область вводится много меньше % донорной примеси, чем акцепторной в р-обдасть, и толщина n-области меньше чем р-области.

6. Поясните конструкцию лазера с гетеропереходом.

7.С какой целью в конструкцию лазера вводят гетеропереход?

При той же входной мощности ток накачки резко уменьшается.

8.Поясните конструкцию полоскового лазера.

Слои имеют меньший показатель преломления.

Внутренние поверхности торцов отшлифованы(зеркальны)

9.на какие параметры влияет ширина полоски?

Увеличение шума, расходимость излучения, нестабильность генерации.

Лабораторная работа №5.

Тема: «Исследование вольт-амперных характеристик фотодиодов».

Цель: Исследование вольт-амперных характеристик германиевого и кремниевоо фотодиодов, а так же определение их чувствительности.

Схема лабораторной установки:

Ход работы:

Кремниевый фотодиод.

Р=0мкВт

Р=40мкВт

Р=80мкВт

Германиевый фотодиод.

Р=40мкВт

Р=0мкВт

Р=80мкВт

Конструкция p-i-n фотодиода

Конструкция лавинного фотодиода с N-защитным кольцом

Кремниевый фотодиод ИЛПН-109 λ=0,85мкм Ризм=80мкВт Потери=2дБ I=22мкА α=10lgРвых/Рвх фд Sλ=Iф/Ризл фд=22/50,48=0,44 А/Вт	Кремниевый фотодиод ИЛПН-206 λ=1,3мкм Ризм=98мкВт Потери=2дБ I=0,0001мкА α=10lgРвых/Рвх фд Sλ=Iф/Ризл фд=0,0001/61,83=1,6*10-6 А/Вт
Германиевый фотодиод ИЛПН-109 λ=0,85мкм Ризм=80мкВт Потери=2дБ I=18мкА α=10lgРвых/Рвх фд Sλ=Iф/Ризл фд=18/50,48=0,36 А/Вт	Германиевый фотодиод ИЛПН-206 λ=1,3мкм Ризм=98мкВт Потери=2дБ I=35мкА α=10lgРвых/Рвх фд Sλ=Iф/Ризл фд=35/61,83=0,57 А/Вт

Вывод: Произведениы исследования вольт-амперных характеристик германиевого и кремниевого фотодиода. Определена их чувствительность. В ходе исследований были получены следующие результаты: выявлено, что чувствительность фотодиодов из германия более стабильна к изменениям длины волны освещения.

Ответы на вопросы:

1. Какова структура p-i-n  полупроводникового диода?

p и n – легированные области диода

i – зона проводимости

2. Чем определяется фототок диода?

            I=N_eg

N_e – число электронов

g – заряд электронов, перешедших из ВЗ через ЗЗ в ЗП

3. Что такое длинноволновая граница чувствительности ПП?

            Это граничная длина волны, до которой фотодиод может регистрировать излучение (λ_гр=1,24E_g, где E_g  - энергия ЗЗ материала).

4. Чем определяется темновой ток фотодиода?

Чем меньше E_g, тем больше I_т (темновой ток). Вызывается электронами, перешедшими из ВЗ в ЗП под влиянием температуры при отсутствии излучения.

5. Какое основное требование предъявляется к ФД в ФП ВОСП?

Быстродействие, так как i- область очень узкая для одного и широкая для других.

6. Почему при уменьшении обратного напряжения фототок уменьшается?

При уменьшении U_обр уменьшается число электронов, перешедших из ВЗ в ЗП, и следовательно уменьшается фототок.

7. Почему спектральная характеристика ФД имеет экстремальный характер?

            S=F(λ) – спектральная характеристика ФД

            S – чувствительность

Завал характеристики на длинных волнах (на низких частотах) объясняется резким уменьшением I_ф.

Завал на коротких волнах (на высоких частотах) вызван шунтирующим действием емкости запертого p-n перехода.

8. Зависит ли чувствительность от величины оптической мощности, подаваемой на ФД?

            Чем больше P_u, тем меньше S (чувствительность)

S= I_ф/ P_u

9. Как изменяется чувствительность при изменении квантовой эффективности?

            Чем больше квантовая эффективность, тем больше S, т.к.

S=( λne)/(hc), а η=N_e/N_ф